船舶大氣冷凝器常見(jiàn)故障及對(duì)策研究

趙立震

（南通中遠(yuǎn)川崎船舶工程有限公司，江蘇 南通 226005）

船舶大氣冷凝器常見(jiàn)故障及對(duì)策研究

趙立震

（南通中遠(yuǎn)川崎船舶工程有限公司，江蘇 南通 226005）

本文主要介紹船舶大氣冷凝器常見(jiàn)的故障，如換熱管方面的問(wèn)題，氣泡腐蝕、沖刷腐蝕、沉積腐蝕、電解腐蝕、冷卻水清潔度不達(dá)標(biāo)、冷卻水流量過(guò)小、銅管材質(zhì)問(wèn)題、施工問(wèn)題以及使用操作問(wèn)題；端部法蘭處泄漏問(wèn)題，如法蘭螺栓松動(dòng)所致泄漏、墊片質(zhì)量問(wèn)題所致泄漏、冷卻水管路應(yīng)力大導(dǎo)致端部法蘭出現(xiàn)間隙而泄漏、法蘭與殼體焊接導(dǎo)致法蘭平面度變差所致泄漏、蒸汽壓力超過(guò)大氣冷凝器工作壓力所致泄漏；大氣冷凝器工作性能下降，原因在于傳熱面污化、管側(cè)或殼側(cè)積氣、端蓋隔板腐蝕、使用情況與設(shè)計(jì)參數(shù)不同。在此基礎(chǔ)上，探討這些故障產(chǎn)生的原因，提出解決對(duì)策，供同行參考。

大氣冷凝器；換熱管；沖刷腐蝕；沉積腐蝕

船舶大氣冷凝器主要用于回收各種雜用蒸汽的凝水，燃油、滑油、日用水等加熱的排汽或凝水，以及冷凝鍋爐的多余蒸汽。大氣冷凝器將冷凝為60～80℃的凝水排至熱水井中，經(jīng)過(guò)濾作為鍋爐的補(bǔ)充水，使冷凝水得到循環(huán)使用。因此，大氣冷凝器出現(xiàn)故障需盡快修復(fù)。本文主要分析船舶大氣冷凝器幾種常見(jiàn)的故障，并探討故障產(chǎn)生的原因，提出解決對(duì)策。

1 換熱管問(wèn)題及對(duì)策

1.1 氣泡腐蝕

水流進(jìn)大氣冷凝器管板端部時(shí)，通常會(huì)在換熱管進(jìn)口處產(chǎn)生紊流導(dǎo)致?lián)Q熱管端部與管板氣蝕，水流速越高，氣蝕越嚴(yán)重，這是造成換熱管泄漏的一個(gè)重要原因。大氣冷凝器的冷卻水流速一般為1.2～2.4m/s，通常取值為1.2～2m/s，為減少大氣冷凝器換熱管氣泡腐蝕，通常要減小冷卻水流速。

1.2 沖刷腐蝕

在管路系統(tǒng)中，因受其他支路的影響，如其他支路堵塞等，而使流經(jīng)大氣冷凝器的水流量增大，超過(guò)極限流速，使銅管產(chǎn)生沖刷腐蝕，導(dǎo)致銅管內(nèi)表面受損穿孔產(chǎn)生泄漏。針對(duì)沖刷腐蝕，通常情況下，可以通過(guò)管板及管頭的腐蝕情況判定，也可以根據(jù)流速測(cè)定。

為減少大氣冷凝器的沖刷腐蝕，需持續(xù)關(guān)注大氣冷凝器的冷卻水流量，在保證出口溫度的前提下，通過(guò)關(guān)小進(jìn)口閥門開(kāi)度來(lái)減少冷卻水到大氣冷凝器的分配量，即降低冷卻水流速，控制冷卻水流量。若發(fā)現(xiàn)因沖刷腐蝕導(dǎo)致銅管內(nèi)表面受損而穿孔泄漏，應(yīng)立即堵塞漏管，防止沖刷腐蝕的繼續(xù)發(fā)生，并待合適機(jī)會(huì)更換漏管。

1.3 沉積腐蝕

換熱管內(nèi)局部點(diǎn)蝕及與管內(nèi)沉積物共同作用下發(fā)生局部加速腐蝕的現(xiàn)象。同時(shí)，由于水質(zhì)問(wèn)題或介質(zhì)被污染，某些離子會(huì)使管子產(chǎn)生腐蝕。為減少大氣冷凝器沉積腐蝕，要定期打開(kāi)端蓋，清潔端蓋內(nèi)雜物，定期清洗換熱管，清除沉淀物。

1.4 電解腐蝕

水在流動(dòng)中產(chǎn)生的靜電及大氣冷凝器管板與冷卻水管端部產(chǎn)生的電位差造成大部分靜電到達(dá)大氣冷凝器端部得以釋放，從而導(dǎo)致電解腐蝕。例如，防腐蝕鋅塊未能及時(shí)更換，容易使銅管和端蓋腐蝕。一般來(lái)說(shuō)，兩至三個(gè)月內(nèi)，就要對(duì)大氣冷凝器防腐鋅塊進(jìn)行檢查，如防腐鋅塊蝕耗為原來(lái)大小的1/2以上，可清理后裝回原處，若蝕耗2/3以上，必須更換新的防腐鋅塊［1］。

為減少大氣冷凝器的電解腐蝕，需按設(shè)計(jì)要求的時(shí)間間隔，定期對(duì)大氣冷凝器防腐鋅塊進(jìn)行檢查。具體操作為：將冷卻水閥關(guān)閉，旋下端蓋上的悶塞即可安排檢查或更換鋅塊，若蝕耗超標(biāo)，立即更換防腐鋅塊。

1.5 冷卻水清潔度不滿足要求

確保進(jìn)入大氣冷凝器的冷卻水的清潔度滿足要求，防止雜物進(jìn)入大氣冷凝器而使管頭堵塞。一旦雜物進(jìn)入，就會(huì)影響大氣冷凝器內(nèi)冷卻水的正常流動(dòng)，若管內(nèi)冷卻水流速過(guò)慢（一般情況下，最小流速不應(yīng)小于0.8m/s）則形成死水區(qū)，從而出現(xiàn)沉積腐蝕，導(dǎo)致?lián)Q熱管損壞。為了解決該問(wèn)題，可在大氣冷凝器冷卻水進(jìn)口加裝濾器，定期清洗濾網(wǎng)。

1.6 冷卻水流量過(guò)小

若冷卻水流量過(guò)小，即低于設(shè)計(jì)許可流量，會(huì)造成大氣冷凝器內(nèi)換熱管冷卻水不足，出現(xiàn)蒸汽干燒，從而腐蝕換熱管。為防止大氣冷凝器冷卻水流量過(guò)小，可在大氣冷凝器冷卻水進(jìn)口加裝流量計(jì)，監(jiān)測(cè)冷卻水流量。

1.7 銅管材質(zhì)問(wèn)題

制造廠商會(huì)對(duì)每根銅管進(jìn)行渦流檢測(cè)，但由于渦流檢測(cè)時(shí)銅管兩端存在盲區(qū)，可能會(huì)因此使用了端部材質(zhì)不達(dá)標(biāo)的銅管。另外，由于管理方面問(wèn)題，也有可能存在部分管子漏檢，導(dǎo)致使用了材質(zhì)不達(dá)標(biāo)的銅管，一段時(shí)間后可能會(huì)發(fā)生腐蝕。

為減少大氣冷凝器材質(zhì)問(wèn)題，要對(duì)每根銅管留些余量，檢測(cè)后，切除余量部分，可消除端部檢測(cè)盲區(qū)現(xiàn)象。另外，制造廠商通過(guò)改善管理，也可以消除管子漏檢的現(xiàn)象。

1.8 施工問(wèn)題

由于制造廠主要通過(guò)手工進(jìn)行施工操作，脹管操作過(guò)程中有可能存在脹接不到位，導(dǎo)致管子與管板連接不緊密而出現(xiàn)管板內(nèi)泄漏的現(xiàn)象。解決該問(wèn)題的方法是重新進(jìn)行脹管操作，若脹接后仍存在泄漏，則需要更換新管。為減少大氣冷凝器的施工問(wèn)題，制造廠要改善管理，對(duì)每臺(tái)大氣冷凝器進(jìn)行多倍壓力的緊密性水壓試驗(yàn)，以提前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，從而解決因脹接不到位而造成的管板內(nèi)泄漏的問(wèn)題。

1.9 使用操作問(wèn)題

大氣冷凝器中的冷卻水走管路內(nèi)部，蒸汽走管路外部，由管路內(nèi)部的冷卻水來(lái)冷卻管路外部的蒸汽。與大氣冷凝器連接的冷卻水管路和蒸汽管路的進(jìn)出口均裝有閥門，用來(lái)控制管路內(nèi)介質(zhì)的進(jìn)出。當(dāng)大氣冷凝器開(kāi)始工作與停止工作時(shí)，這些閥門的開(kāi)關(guān)需要遵循一定的順序，船員在操作上應(yīng)嚴(yán)格按照操作流程進(jìn)行開(kāi)關(guān)閥門，如果操作不當(dāng)，會(huì)使換熱管的溫度上升，加快換熱管的腐蝕速度，大大縮短換熱管的壽命。

為避免操作閥門失誤而造成換熱管壽命縮短的現(xiàn)象，當(dāng)大氣冷凝器開(kāi)始或停止工作時(shí)，船員需嚴(yán)格按照以下正確的操作流程開(kāi)關(guān)閥門：①開(kāi)始工作時(shí)，打開(kāi)冷卻水的出口閥→打開(kāi)冷卻水的進(jìn)口閥→打開(kāi)蒸汽的出口閥→打開(kāi)蒸汽的進(jìn)口閥；②停止工作時(shí)，關(guān)閉蒸汽的進(jìn)口閥→關(guān)閉蒸汽的出口閥→關(guān)閉冷卻水的進(jìn)口閥→關(guān)閉冷卻水的出口閥。

為防止船員操作閥門時(shí)出現(xiàn)失誤，制造廠家可以在說(shuō)明書內(nèi)明確操作流程，同時(shí)在大氣冷凝器外殼上張貼操作銘牌。

2 端部法蘭處泄漏及對(duì)策

2.1 端部法蘭緊固螺栓松動(dòng)

若大氣冷凝器端部法蘭緊固螺栓松動(dòng)，可能會(huì)造成端部法蘭泄漏。將緊固螺栓用扳手緊一緊即可。

2.2 墊片導(dǎo)致端部法蘭泄漏

墊片損壞會(huì)造成端部法蘭泄漏，更換墊片即可解決泄漏問(wèn)題。若墊片質(zhì)量問(wèn)題造成端部法蘭泄漏，可選用質(zhì)量可靠廠家的墊片。

2.3 管路應(yīng)力大導(dǎo)致端部法蘭泄漏

船廠所配冷卻水管路應(yīng)力大會(huì)使大氣冷凝器端部法蘭受力，導(dǎo)致大氣冷凝器法蘭間出現(xiàn)間隙而產(chǎn)生泄漏。為減少此類大氣冷凝器端部法蘭泄漏問(wèn)題，可將大氣冷凝器冷卻水進(jìn)口管和出口管設(shè)計(jì)為合攏管，提前釋放應(yīng)力。

2.4 法蘭與殼體焊接導(dǎo)致法蘭平面度變差

大氣冷凝器殼體端部法蘭制成后如果直接和殼體焊接，熱應(yīng)力可能會(huì)導(dǎo)致法蘭面平面度變差，使大氣冷凝器端部法蘭之間出現(xiàn)間隙，進(jìn)而導(dǎo)致泄漏。為避免法蘭與殼體焊接導(dǎo)致法蘭平面度變差的情況發(fā)生，需要保證法蘭在與殼體焊接后法蘭的平面度，可采用焊接后精銑法蘭面的方法，使其達(dá)到要求的法蘭面平面度。

2.5 蒸汽壓力超過(guò)大氣冷凝器工作壓力導(dǎo)致端部法蘭泄漏

如某臺(tái)大氣冷凝器工作壓力為0.25MPa，相應(yīng)鍋爐蒸汽壓力為0.6MPa，相應(yīng)減壓閥能力：從0.6MP降到0.1MP。當(dāng)大氣冷凝器蒸汽進(jìn)口閥開(kāi)度最大時(shí)，大氣冷凝器上的壓力表的讀數(shù)若大于0.25MPa，說(shuō)明蒸汽壓力超過(guò)大氣冷凝器工作壓力，可能會(huì)導(dǎo)致端部法蘭泄漏。

為防止蒸汽壓力超過(guò)大氣冷凝器工作壓力而導(dǎo)致端部法蘭泄漏，當(dāng)進(jìn)口蒸汽壓力超過(guò)大氣冷凝器工作壓力時(shí)，可將大氣冷凝器蒸汽進(jìn)口閥開(kāi)度調(diào)小，直至達(dá)到大氣冷凝器工作壓力。此外，也可以在大氣冷凝器蒸汽進(jìn)口設(shè)置安全閥，當(dāng)蒸汽壓力超標(biāo)時(shí)，安全閥會(huì)自動(dòng)打開(kāi)釋放過(guò)量壓力，排除隱患。

3 大氣冷凝器工作性能下降及對(duì)策

3.1 傳熱面污化

大氣冷凝器在長(zhǎng)期工作后，傳熱面表面逐漸污化，換熱工作性能下降，以至不能保證冷卻要求。為解決傳熱面污化而導(dǎo)致大氣冷凝器工作性能下降的問(wèn)題，必須停用大氣冷凝器，并對(duì)其進(jìn)行清洗。清洗分為管側(cè)清洗和殼側(cè)清洗。

3.1.1 管側(cè)清洗。完全排盡水后，拆除端蓋，用熱水將端蓋沖洗并擦凈；用熱水沖洗管內(nèi)壁及管板外表面后，用尼龍刷清潔管內(nèi)壁，再用熱水沖洗，反復(fù)多次，并用壓縮空氣吹干；回裝時(shí)檢查端蓋墊片，若必要的話，可更換墊片；裝復(fù)后進(jìn)行緊密性水壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力為設(shè)計(jì)值的1.1倍，試驗(yàn)后排盡試驗(yàn)用水。

3.1.2 殼側(cè)清洗。拆下大氣冷凝器上的附件，并用蓋板或螺塞封住；從蘇打水注入口注入濃度為2%的蘇打水溶液，灌滿整個(gè)殼體空間；從下方蒸汽注入口通入蒸汽，煮沸蘇打水溶液，經(jīng)數(shù)小時(shí)。煮沸結(jié)束后切斷蒸汽，自行冷卻蘇打水后將其排出；用淡水反復(fù)多次沖洗，直至沖洗干凈；回裝附件，進(jìn)行緊密性液壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力為設(shè)計(jì)值的1.1倍，排盡試驗(yàn)用水。

3.2 管側(cè)或殼側(cè)積氣

若管側(cè)或殼側(cè)積氣，也會(huì)造成大氣冷凝器工作性能下降，可通過(guò)開(kāi)啟放氣螺塞，排除空氣的方法來(lái)解決該問(wèn)題。

3.3 端蓋隔板腐蝕

若端蓋隔板腐蝕，冷卻水旁通也會(huì)造成大氣冷凝器工作性能下降，則需要檢查隔板腐蝕程度，進(jìn)行必要的修理或更換端蓋隔板。

3.4 使用情況與設(shè)計(jì)參數(shù)不同

若大氣冷凝器工作時(shí)，使用情況與設(shè)計(jì)參數(shù)不同，如大氣冷凝器冷卻水量不足，檢查壓力和溫度數(shù)值，再檢查閥件、濾網(wǎng)是否阻塞，清除管側(cè)或殼側(cè)污垢。

4 結(jié)語(yǔ)

大氣冷凝器故障種類較多，遇到故障后，需按照由表及里、由淺入深的檢查原則，首先檢查基本參數(shù)是否異常，如儀表顯示的流量、壓力等，排除后，然后打開(kāi)設(shè)備進(jìn)行檢查，再次排除后，從大氣冷凝器運(yùn)行的系統(tǒng)方面找原因，直至找到故障原因，最終提出針對(duì)性的解決對(duì)策。

［1］ 周衛(wèi)杰.輪機(jī)維護(hù)與修理［M］.北京：人民交通出版社，2002：155-156.

Common Faults and Countermeasures for Marine Atmosphere Condenser

Zhao Lizhen
（Nantong Cosco Khi Ship Engineering Co.,Ltd.，Nantong Jiangsu 226005）

This paper introduced kinds of common faults in marine atmosphere condenser.Such as problem of heat transfer tube:bubble corrosion,fluid erosion,deposition corrosion,electrolytic corrosion,low cooling water cleanliness,low cooling water flow,brass tube material problem,construction problem,operation prob?lem.Such as leakage problem of end flange:leakage caused by loose of flange bolts,leakage caused by poor quality gasket,large stress of cooling water pipe causes the end flange appear gap and leakage,weld?ing flange to shell lead to flange flatness variation causes leakage,steam pressure exceeds atmosphere con?denser working pressure causes leakage.Such as atmosphere condenser working performance decline:heat transfer surface polluted,pipe side or shell side pneumatosis,end cover plate corrosion,the effect is differ?ent with the design parameter.On this basis,the causes of these failures were discussed,and countermea?sures were put forward for reference.

atmosphere condenser；heat transfer tube；fluid erosion；deposition corrosion

U672

A

1003-5168（2017）11-0119-03

2017-10-09

趙立震（1978-），男，碩士，高級(jí)工程師，研究方向：船舶與海洋工程。